專利名稱：在偏振光影響下具有旋光性的濾色鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在偏振光影響下具有旋光性的濾色鏡裝置，優(yōu)選地，但不是唯一地用于太陽眼鏡和/或設置有光學元件的成象裝置、圖像記錄或圖象處理裝置中。
背景技術(shù)：
在觀看不同的景色(活的生物，物體，建筑物，風景)或是給上述不同的景色拍照時，或是一般利用天然的或人造的成象裝置(比如，用人眼或照相機和任何其它的圖象收集、圖象記錄或圖象發(fā)送裝置)攝取某一景色的圖象的情況下，攜帶有各種不同景色細節(jié)信息的光以不同的偏振態(tài)進入有關(guān)的成象裝置。例如，從反射表面(如水面，植物葉子，各種玻璃表面等)反射的光是(部分地或全部線性)偏振的。當入射在蒸汽微滴上的光的傳播方向與由其散射的光傳播方向基本上相互垂直時，漫射的太陽光也偏振。
通過在光的傳播方向放置適當?shù)墓鈱W元件，可以根據(jù)需要將光的偏振狀態(tài)(以后稱為偏振)改變到任意程度。
最眾所周知的偏振改變元件是那些用各向異性材料(比如顯示線性雙折射)制成的偏振器，上述偏振器具有一種平面，薄片，板或?qū)拥男螤睿粵]有損失地透射相對于偏振器平行于一個固定方向(一個垂直于這個方向的方向稱之為偏振器的消光方向)的(線性)偏振的射入光成分，同時部分或全部吸收具有與上述偏振不同的入射光的其它成分。這種所謂的二向色偏振器的說明可以在，比如由Michael Bass主編的“光學手冊”(ISBN0-07-047974-7，Vol.11，pp.327-330)中找到。
某些透明物質(zhì)的通稱為旋光性的性質(zhì)是使光束通過的偏振面旋轉(zhuǎn)在一定程度上與物質(zhì)的厚度成正比，亦就是說，改變?nèi)肷涔獾钠?更詳細情況見，比如A.Nussbaum和R.A.Phillips的“Modern Optics for Engineersand Scientists”，第14.6章)。這種現(xiàn)象是由D.F.J.Arago在1811年發(fā)現(xiàn)的，而由E.J.Fresnel在1825年確立對這種現(xiàn)象的解釋，E.J.Fresnel認識到，在一種旋光性介質(zhì)內(nèi)，線偏振的入射光分裂成順時針和逆時針圓偏振兩種成分，這兩種成分在介質(zhì)中傳播速度稍有不同。結(jié)果，在通過旋光性介質(zhì)的過程中，各成分之間產(chǎn)生相移，并且在離開介質(zhì)的表面處通過將各成分合成所得到的光偏振面相對于入射光的偏振面旋轉(zhuǎn)一定角度。
許多已知的物質(zhì)顯示旋光性，其中包括不同種類的糖溶液，松節(jié)油，氯酸鈉(立方體)，結(jié)晶石英(SiO2，單軸)，亞硝酸鈉(NaNO3，雙軸)等。在單軸和雙軸晶體中，可以平行于光軸最容易觀察到上述現(xiàn)象。在單軸晶體情況下，如果傳播沿著光軸進行，則常見的線性雙折射不出現(xiàn)。然而，某些單軸晶體(其中也包括石英)沿著這個方向顯示圓形雙折射。在自然界，結(jié)晶石英具有右旋改變和左旋改變二種，它們的結(jié)晶形狀彼此的反射。同時，石英玻璃(它實際上是一種過冷液體)由隨機定位的SiO2分子形成，因此，石英玻璃一點也不影響通過它的平面偏振光的偏振面。
有許多旋光現(xiàn)象的實際利用，比如通過研究清亮而透明的旋光物質(zhì)或是在應用于應力分析測試的光彈性裝置中。如在德國專利2,649,842中所述，該現(xiàn)象還可以用于對比度增強和減少光反射，或如美國專利5,115,341中所述，用于制備在飛機座艙中防止強烈陽光的遮光板裝置，以保護飛行員的眼睛。
另外，在觀察遠距離景色時，許多情況都需要增強景色的某些部分，亦即需要用更強的對比度來顯示或記錄某些細節(jié)。滿足這種需要的可能性是考慮來自景色各個部分的光的不同偏振態(tài)。這種所謂的測偏振圖象記錄器應該只檢測景色的純線偏振，而不記錄非偏振或圓偏振的光。美國專利4,490,016討論了一種類似的測偏振圖象記錄器，它基于嵌入在堿金屬鹵化物晶體中的各向異性色心的重新定向，該堿金屬鹵化物晶體由于曝露于給定波長的電磁輻射中而重現(xiàn)遠距離景色的純偏振。然而，這些裝置中所用的晶體的生產(chǎn)成本比較高。
上述開發(fā)利用某些介質(zhì)的旋光性的解決方案的共同缺點是，在實際使用中，不能相互獨立地改變景色各獨立部分的色調(diào)；然而，這個特點在各種成象技術(shù)領(lǐng)域中是非常必要的，如通過太陽眼鏡檢查，或者用于圖象記錄和傳送(比如照相法)。
目前是采用本身已知的材料中著色的透明濾色鏡來改變色調(diào)，上述透明濾色鏡加到太陽眼鏡片上或用于太陽眼鏡中，或裝在攝象機光學元件的前面。盡管如此，這些解決方案仍有某些缺點。
利用以這種方式得到的所謂有色太陽眼鏡，亦即通過它們進行觀察，根據(jù)其特性，亦即其中使用的濾色鏡的濾色性能，導致比如眼中的顏色接收細胞變得習慣于用濾色鏡所特有的色調(diào)連續(xù)地感覺景色的所有細節(jié)，這種情況導致刺激透射強度的衰落。而且，由于顏色接收器的光譜靈敏度隨顏色不同而改變，所以可能偶而通過太陽眼鏡有色部分所感覺到的景色的某些細節(jié)的強度與實際強度相比降低很大程度，在某些情況下，這可能會產(chǎn)生干擾。另外，在摘下這種太陽眼鏡后，眼睛一時感到在它的環(huán)境中不是實際的顏色組成，并且那樣對佩戴者來說可以產(chǎn)生不舒服和異常的感覺。
裝備有濾色鏡的成象裝置還產(chǎn)生這樣的圖象，即這些圖象在每個細節(jié)上都朝上述濾色鏡所特有的顏色方向偏移。對于不同類型的濾色鏡，即對于所謂的交叉濾色鏡或半濾色鏡，只有一半著色，并且它的著色沿著濾色鏡的對角線逐漸改變成一種未著色的透明表面。兩色或多色分離的濾色鏡也用來給象場的某些部分著色。這些濾色鏡在物鏡的前面旋轉(zhuǎn)式形成，因此，可以很容易選定圖象待著色的部分。這里詳述的顏色改變裝置的共同特點是它們用所選的顏色顯示某一圖象部分的所有細部，并且在這方面它們毫無例外地不容許大多數(shù)情況下存在的所有不同顏色的其它細部進入所考慮的圖象部分區(qū)域。例如，在風景中一些伸展到天空(待著色)的樹必定開始受所用的濾色鏡的影響，亦即它們被著色，而這一般是不希望。為了消除不合適著色的問題，分離的多色濾色鏡也是已知的。然而，這些只能減少但不能解決問題。關(guān)于上述(交叉)濾色鏡或濾色鏡系列可以在提供攝象裝置和產(chǎn)品的Hama公司產(chǎn)品目錄(1998年在Hungarian出版)中找到。
德國專利2,650,500公開了一種用于分開包括若干具有不同波長成分的激光束的單一成分(激光譜線)的濾色裝置。該裝置包括前后設置的一種比如由具有旋光性的石英制成的晶體和一個偏振專用光學裝置，上述旋光性與晶體的厚度成正比，而上述偏振專用光學裝置是比如一種實現(xiàn)為NiCol棱鏡的分裂偏振立方體。進入裝置的尤其是包括兩種不同波長并因此具有不同顏色成分的激光束被結(jié)晶石英分開成兩個單色光束，上述兩個單色光束具有相互垂直的偏振態(tài)。通過適當調(diào)節(jié)設置在晶體后面的偏振專用光學裝置，可以全部濾除無論哪一個單色光束。結(jié)果，剩下的光束將是單一完好限定的顏色。這種類型的濾色裝置的缺點是，由于規(guī)定了其中所包括的晶體厚度，所以可以用來只對一種限定組成(波長上)的激光束進行濾色、分色和以及附帶的顏色改變。
總之，我們可以得出結(jié)論，一方面，已知雙色偏振器的作用在一很寬的波長范圍內(nèi)相同，并因此實際上與入射光的顏色無關(guān)，而另一方面，已知在材料中著色的濾色鏡的作用通常與入射光的偏振無關(guān)。因此，目前所用裝置的最大缺陷是，在考慮光從景色的各個相應部分進入成象裝置的光的偏振方向情況下，它們不適合用于改變所攝取景色圖象的各單個部分的顏色。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是消除已知裝置的上述缺陷，亦即研制一種濾色鏡裝置，所述裝置考慮入射光的偏振和/或構(gòu)成濾色鏡裝置的光學元件的角位置，能以這種方式改變從景色發(fā)出并穿過該裝置的光的顏色，從感覺方面，非偏振光保持它的顏色或顯示出一種單色效應，而對偏振光則根據(jù)需要改變顏色。
我們的研究讓我們得出結(jié)論是，可以通過一種包括旋光材料，偏振器和在其材料中著色的濾色鏡的濾色鏡裝置來實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中進入濾色鏡裝置的光束首先到達并通過旋光材料并在此之后才射向偏振器。在這種濾色鏡裝置中，在其材料中著色的濾色鏡可以任意地放置在光束的光路上，對其位置沒有限制。另外，所述光學元件可以成雙，亦即它們可以在彼此之后按相同的順序應用兩次。在濾色鏡裝置的一個實施例中，在進入光束的光路上首先設置一個(第二)旋光材料，然后設置排一個(第二)偏振器，后面接著設置一個(第一)旋光材料和最后設置一個(第一)偏振器。上述旋光材料可以具有相同或不同的旋光性。偏振器性能也可以相同或不同。從濾光器裝置后面的實施例中，在其材料中著色的濾色鏡甚至可以略去。
鑒于上述情況，本發(fā)明提供了一種濾色鏡裝置，所述濾色鏡裝置包括一種第一旋光材料和一個第一偏振器，二者都具有一個基本上朝向同一方向?qū)实墓廨S和一個基本上垂直于光軸的平面，其特征在于它具有一個在其材料中著色的濾色鏡，第一旋光材料可以繞其光軸任意旋轉(zhuǎn)且設置在第一偏振器的前面，所述第一偏振器可以繞其光軸任意旋轉(zhuǎn)和設置在成象裝置的前面。第一偏振器優(yōu)選的是線偏振器或橢圓偏振器或圓偏振器。
根據(jù)本發(fā)明所述的濾色鏡裝置的另外一種可能的實施例還包括一個第二偏振器，它可繞其光軸任意旋轉(zhuǎn)并被設置在第一旋光材料的前面。其中第二偏振器優(yōu)選的是線偏振器或橢圓偏振器，并且其中被通過偏振器的光束電場強度(向量E)掃過的橢圓的長軸與短軸的比值接近無窮大。
根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的另一個實施例還包括一種第二旋光材料，所述第二旋光材料可繞其光軸任意旋轉(zhuǎn)，并被設置在第二偏振器的前面。
另外，旋光材料優(yōu)選的是用單軸結(jié)晶石英或金紅石或鋯或雙軸云母或堇青石或亞硝酸鈉或一種均勻單軸內(nèi)應力的無色透明的旋光塑料材料制造的，所述旋光塑料材料將一種由外力造成的永久變形保存在它的分子結(jié)構(gòu)中。偏振器優(yōu)選的是用一種稱為H板的偏振板或一種電氣石偏振板或一種偏振聚碳酸酯薄片或一種偏振的CR-39硬樹脂薄片制成，而在其材料中著色的濾色鏡優(yōu)選的是用一種在可見光光譜范圍內(nèi)有效的濾色元件和/或一種紫外線濾色元件制成，上述紫外濾色元件濾除波長至多396nm的紫外線。
在根據(jù)本發(fā)明濾色鏡的另外一種可能的實施例中，可繞它們的光軸任意旋轉(zhuǎn)的在其材料中著色的濾色鏡和旋光材料及偏振器優(yōu)選的是安裝在濾色鏡支承環(huán)中并由所述濾色鏡支承環(huán)導向。另外，濾色鏡裝置的上述實施例還具有一個連接環(huán)，能與濾色鏡支承環(huán)連接并安裝在成象裝置上。
根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置優(yōu)選的是與一副太陽眼鏡一起用，或與成象裝置和/或圖象記錄裝置和/或圖象傳送裝置一起用。


下面將參照附圖通過一些特定的實施例詳細說明本發(fā)明及其工作原理，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的在偏振光影響下具有旋光性的濾色鏡裝置最一般的實施例的示意圖；圖2是濾色鏡裝置的另一個實施例的示意圖；圖3是濾色鏡裝置的另一個實施例的示意圖；圖4是濾色鏡裝置的還有另一個實施例的示意圖；圖5代表圖1中所示濾色鏡裝置一個優(yōu)選的實用實施例；及最后，圖6示出了圖1中濾色鏡裝置另一個優(yōu)選的實用實施例。
具體實施例方式
在上述各圖中，不同方向和尺寸的箭頭表示在規(guī)定點處光束的偏振光和對應的振幅。因此，單個箭頭代表線偏振光，而相互交叉的箭頭表示具有各種偏振成分的光。
術(shù)語“旋光性材料”是指一種物質(zhì)，它使線偏振的入射光根據(jù)其各成分的波長旋轉(zhuǎn)不同的程度，然而，它的其它光學性能對其光學操作沒有干涉作用，這從本發(fā)明的觀點看是很重要的。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的最一般的示意圖。它包括，在光束A，B從它們的光源朝向成象裝置8的傳播方向上的一個第一旋光材料1和一個第一偏振器2，所述第一旋光材料1和第一偏振器2二者被設置在成象裝置8的前面，所述成象裝置8也被設置在光束A，B的光路上。成象裝置8可以是天然成象裝置(比如人眼)或者是一種人造成象裝置(比如攝象機或攝象光學裝置)。濾色鏡裝置還包括一個在其材料中著色的濾色鏡5，所述濾色鏡5被設置在成象裝置8前面某處的光束A，B的光路中。根據(jù)圖1的示意圖，在其材料中著色的濾色鏡5特別被設置在第一旋光材料1的前面，然而，它可以被設置在第一旋光材料1和第一偏振器2之間或是在第一偏振器2之后。
第一旋光材料1，第一偏振器2及在其材料中著色的濾色鏡5可以是任何形狀，然而，從實用的觀點來看，它們優(yōu)選的是采取圓形平面，薄片或?qū)拥男螤?。第一旋光材?和第一偏振器2二者的最大延伸的平面，亦即它們的端面基本上相互平行，并且大致垂直于成象裝置8的光軸。在其材料中著色的濾色鏡5可以占據(jù)任何位置。
第一旋光材料1的光軸朝向這樣的方向，以便平面振振光束B被旋光材料1根據(jù)光束B的波長振幅旋轉(zhuǎn)不同的角度。第一偏振器2是線偏振器或橢圓偏振器或圓偏振器。
在根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置中所用的第一旋光材料1優(yōu)選的是用單軸結(jié)晶石英，金紅石，鋯或雙軸云母，堇青石，亞硝酸鈉或一種具有均勻的單軸內(nèi)應力的冷卻的或在室溫下的固體，無色，透明的旋光塑料材料制造，其中塑料材料還具有旋光物質(zhì)所特有的并對于本發(fā)明非常重要的光學性能。從這個觀點看，有利的是可以采用在冷卻期間已經(jīng)受了均勻拉伸或張緊的有機玻璃或賽珞玢(厚度為0.02mm，成幾層)。用擠壓成型或注塑成型生產(chǎn)的某些塑料材料或經(jīng)過淬冷過程的玻璃，即使在不再對它們有外部機械影響的情況下也顯示出對本發(fā)明有主要意義的光學性能，亦即它們是旋光性的。它們的旋光性是由于在生產(chǎn)(或淬冷)過程中應力的狀態(tài)“凍結(jié)”。
在自然狀態(tài)下，玻璃狀無定形物質(zhì)和透明的聚合物(比如有機玻璃)是各向同性的，并不顯示旋光性，然而，由于機械載荷造成它們微觀結(jié)構(gòu)的變化，它們變成旋光性的。另外，比如這樣的有機物質(zhì)也是旋光性的，它們含有不對稱的碳原子，所述碳原子具有偶合到四個不同原子團上的化合價。有利的是這些物質(zhì)也可以用于根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置中。
在根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置中所用的第一偏振器2的材料優(yōu)選的由本身已知的偏振濾光鏡或?qū)拥牟牧蠘?gòu)成，比如偏振的聚碳酸酯，偏振的CR-39硬樹脂或電氣石。另一種有用的偏振器是所謂的H板(或H偏振片)，上述H板是通過形成具有長鏈分子的板而制備的，所述長鏈分子板通過拉制聚乙烯醇板，將這種拉制的板接合到一塊干凈的醋酸-丁酸纖維素板上以保證保留前者的形狀，并將這樣得到的復合板浸入碘溶液中制備的。碘擴散到聚乙烯醇板中，并在長鏈的彎曲處形成絡合物。具有偏振作用的大部分平行于鏈長的可見光部分被碘絡合物吸收，而垂直于鏈的偏振光被透射。
在其材料中著色的濾色鏡5本身是已知的，它在可見光和/或波長至多396nm的紫外線光譜范圍內(nèi)起濾光作用。
根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的工作原理如下。
自然光是原子瞬時和隨機發(fā)光的結(jié)果。由各單個原子所發(fā)出的光發(fā)生偏振，然而，在自然光中，朝不同方向振動的向量E和B等量存在。如果自然光，亦即全部非偏振的光束A到達第一旋光材料1，則其任意選定的具有特定波長(并因此具有特定顏色)的任何成分具有各種不同的偏振方向并且相應的振幅大小相等。當入射光束A的所有成分被第一偏振器2衰減到相同的程度且與第一旋光材料1無關(guān)時，非偏振的光束A被根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置偏振而與其顏色無關(guān)。
相反，線(或圓)偏振的入射光束B被根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置衰減到一個與其波長有關(guān)的程度，因為第一旋光材料1將通過它的光偏振面旋轉(zhuǎn)到一個與波長有關(guān)的程度(亦即通過一個角度)。如果旋光材料1被制備成，比如由單軸結(jié)晶石英切割得的1mm厚的板，則比如紫外光束的偏振面旋轉(zhuǎn)一個50°的角，而紅色光束的偏振面只被它旋轉(zhuǎn)一個15°的角。
然而，偏振方向的變化伴隨著由第一偏振器2所引起的衰減的改變，這造成當一部分光束B被濾色鏡裝置濾出時，導致穿過根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的平面偏振光束B的顏色的預定改變。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的另一個可能實施例的示意圖，在圖2中，除了圖1中所示的第一旋光材料1和第一偏振器2之外，在這種情況下，還包括一個代替其材料中著色的濾色鏡5的第二偏振器4，上述第二偏振器4被設置在光束A，B的光路中第一旋光材料1的前面。第二偏振器4可以是任何形狀，然而，優(yōu)選的是它采取盤形平面的形式，所述第二偏振器4的端面基本上平行于第一旋光材料1的端面和第一偏振器2的端面。第二偏振器4的作用是從入射于其上的普通光產(chǎn)生(線或橢圓)平面偏振光。這樣產(chǎn)生的光在穿過設置在第二偏振器4后面的光學元件(亦即第一旋光材料1和第一偏振器2)的過程中經(jīng)受顏色的改變。因此，偏振器4是一種線偏振器或橢圓偏振器，其中被穿過偏振器的光的電揚強度(E向量)掃過的橢圓的長軸與短軸之比值接近無窮大。這個比值越大，離開第二偏振器4的光線偏振就越多。用于第二偏振器4的合適材料是就第一偏振器2概述的材料，亦即第二偏振器4可以用H板，電氣石，偏振的聚碳酸酯或偏振的CR-39硬樹脂制備。
如果使構(gòu)成圖2所示實施例的各單個光學元件沿著光軸彼此相對地旋轉(zhuǎn)，則可以任意改變整個成象區(qū)的顏色。因此，在本實施例情況下，即使不連續(xù)不斷的人工更換傳統(tǒng)的濾色鏡，純粹應用可改變顏色的通用(單色)濾色鏡(如第二偏振器4)，也可得到各種顏色改變的可能性。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置另一個可能的實施例的示意圖；它與圖1所示的實施例類似，唯一差別是它包括兩次設置在彼此之后的旋光材料和偏振器的組合。因此，從在光的傳播路線觀看，本實施例依次包括一個第二旋光材料3，一個第二偏振器4，一個第一旋光材料1和一個第一偏振器2。此處所提到的光學元件可以是任何形狀，然而，它們優(yōu)選的是取盤形平面形式，并且它們的材料可以從以前介紹的合適材料中選定。
在根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置如圖3所示實施例的情況下，從成象裝置8看，照射濾色鏡并穿過該濾色鏡的非偏振的光束失去它的初始顏色組成，而進入濾色鏡裝置的線或橢圓偏振光束可以具有與非偏振光不同的顏色。這意味著來自一個景色不同部分的不同的偏振作用的光束(亦即非偏振或平面偏振)以不同的顏色到達成象裝置8，也就是說，可以以不同的顏色看到景色的各個部分。
圖4表示圖1所示實施例的變體，其中在其材料中著色的濾色鏡5被設置在第一偏振器2和成象裝置8之間。
根據(jù)直到目前為止在太陽眼鏡的生產(chǎn)和研制領(lǐng)域所得到的結(jié)果，可以充分理解研制人員的努力，根據(jù)研制人員的努力，除了吸收/濾除有害的紫外輻射之外，太陽眼鏡不僅減少可見光譜范圍的強度，而且通過濾除或強化某些顏色，它們能將改善景色，使其色調(diào)令眼睛看起來很舒適。
因此，圖5示出了圖1所示示意圖的一種可能的實用實施例，尤其用于一副太陽眼鏡。在其材料中著色的濾色鏡5，第一旋光材料1和第一偏振器2都加到一個襯底(圖中未示出)鏡片上，比如一個透鏡上。相關(guān)的光學元件，比如以這種方法生產(chǎn)，以便利用本身已知的技術(shù)由合適性能的物質(zhì)在襯底上形成一種層狀結(jié)構(gòu)?？扇芜x地，將所需的光學元件按圖5所示的次序相互固定，比如通過膠粘劑粘結(jié)，然后將這樣得到的整體組合式光學元件用可拆卸式接合(比如用夾具)或是用不可拆卸式接合(比如通過膠粘劑粘結(jié)或模制)安裝到襯底上或者可任選地安裝在太陽眼鏡的鏡框上。根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置所用的光學元件可以用目前的機械加工工具比較容易的地制備。
將通過由此得到的太陽眼鏡所觀察到的自然界景色，亦即物體或圖象根據(jù)它們在景色中所占據(jù)的位置及其材料，用不同的方式調(diào)色。在不改變輪廓的情況下，比如將藍色天空染色成一種較暗的色調(diào)，將海或任何其它有光澤的水加深顏色，將玻璃表面和各種固體的濕表面(如碎石路面)加深顏色及另外對穿過植物葉子的光的濾色或自然界顏色的單色濾色，除了光變成朝不同方向偏振之外，可以具有與主要的單色不同的任何顏色，這里只是列舉幾個不完全的例子。所有這一切意味著對于設置有根據(jù)本發(fā)明的太陽眼鏡來說，不會出現(xiàn)將顏色加深成目前制造的太陽眼鏡所特有的某種顏色的令人不愉快的特點。
另外，優(yōu)選的是制備具有不同顏色的太陽眼鏡系列。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的另一個應用領(lǐng)域是攝影技術(shù)及各種圖象采集、圖象記錄和圖象傳送裝置。
因此，圖6表示根據(jù)圖1所示的示意圖的另一個可能的實用實施例，尤其是用于攝象機或視頻錄相機。在這個實施例中，在其材料中著色的濾色鏡5，第一旋光材料1，第一偏振器2及，如果使用的話，第二旋光材料3和第二偏振器4全都設置在若干成形的濾色鏡支承環(huán)6中，上述濾色鏡支承環(huán)6可以安裝到成象裝置8上。濾色鏡支承環(huán)6的作用是保證各相關(guān)學元件能繞光軸旋轉(zhuǎn)及支撐和/或?qū)б鼈儭V色鏡支承環(huán)6相互連接，最后用一種本身已知的方式連接到連接環(huán)7上，其中連接環(huán)7可以通過可拆卸式連接，比如用一種卡口式接合或一種螺紋形式連接，耦合到成象裝置8上。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置可以方便而快速地緊固在成象裝置8的光學元件的前面。
除了上面所述的實施例之外，如上面關(guān)于適合于太陽眼鏡的實施例所述，還可以制造帶不可拆卸的連接的濾色鏡裝置系列。
應考慮任意制備的可旋轉(zhuǎn)的濾色鏡裝置各部分的旋轉(zhuǎn)軸垂直于各部分的端面，基本上與成象裝置8光軸所確定的方向?qū)剩嗉唇破叫杏谌肷涔馑貯，B。
在繞光軸旋轉(zhuǎn)之后，旋光材料1、3和偏振器2、4可以相對彼此成各種不同角度。因此，如果偏振光束沿不同方向通過根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置，則可以得到任意程度上的顏色改變。
在攝象機應用的情況下，第一偏振器2是一種圓偏振器。這樣，對于攝影機和某些帶有基于偏振的內(nèi)測光系統(tǒng)的反射式照相機，通過利用根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置可以自動消除不正確的測光和錯誤曝光的可能性。這，比如固定到進行自動聚焦測量的攝錄一體機上，因為在這些裝置中通過物鏡進行測光。第二偏振器4優(yōu)選的是一種線偏振器，然而，它也可以是一種橢圓偏振器。
在攝影和其它圖象采集、圖象記錄和圖象傳送方法中，必須經(jīng)常利用濾色鏡增強或抑制各種不同的色調(diào)。這種缺陷也可以很容易消除，其中由于某中原因，要利用根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置使來自景色，如空中或水面的光澤，或玻璃或塑料的光澤等的平面偏振光的顏色改變。景色的各單個細節(jié)的輪廓顏色上不混合，這是目前常用的濾色鏡裝置上的一個定性過程。由于(也可以安裝在成象裝置上的)根據(jù)本發(fā)明的濾色鏡裝置的實用實施例是利用可旋轉(zhuǎn)的設計構(gòu)造的，可以把偏振光或任何色澤改變成通過應用濾色鏡裝置任意選定的顏色。
權(quán)利要求
1.一種安裝在天然或人造成象裝置(8)前面，在偏振光影響下具有旋光性的濾色鏡裝置，其中所述濾色鏡裝置包括一個第一旋光材料(1)和一個第一偏振器(2)，二者都具有一個基本上對準同一方向的光軸和一個基本上垂直上述光軸的平面，其特征在于它具有在其材料中著色的濾色鏡(5)，并且第一旋光材料(1)可以繞其光軸任意旋轉(zhuǎn)并被設置在第一偏振器(2)的前面，所述第一偏振器(2)可繞其光軸旋轉(zhuǎn)任意并被設置在成象裝置(8)的前面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的濾色鏡裝置，其特征在于第一偏振器(2)是線偏振器或是橢圓偏振器或是圓偏振器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的濾色鏡裝置，其特征在于它具有一個可繞其光軸任意旋轉(zhuǎn)并被設置在第一旋光材料(1)前面的第二偏振器(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的濾色鏡裝置，其特征在于所述第二偏振器是線偏振器或橢圓偏振器，其中被通過偏振器的光束(A，B)的電場強度(向量E)掃過的橢圓長軸與短軸之比值接近無窮大。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個的濾色鏡裝置，其特征在于它具有一種可繞其光軸旋轉(zhuǎn)并被設置在第二偏振器(4)前面的第二旋光材料(3)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個的濾色鏡裝置，其特征在于旋光材料(1，3)用單軸結(jié)晶石英或金紅石或鋯或雙軸云母或堇青石或亞硝酸鈉或一種具有均勻單軸內(nèi)應力的無色透明旋光性塑料材料制造，所述單軸內(nèi)應力的旋光性塑料材料在其分子結(jié)構(gòu)中保存由外力所產(chǎn)生的永久變形。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個的濾色鏡裝置，其特征在于偏振器(2，4)用稱為H板的偏振板或電氣石偏振板或偏振聚碳酸酯薄片或偏振式CR-39硬樹脂薄片制造。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個的濾色鏡裝置，其特征在于在其材料中著色的濾色鏡(5)是由在可見光光譜范圍內(nèi)起作用的濾色鏡元件和/或紫外濾色元件制成，所述紫外濾色元件濾除波長至多396nm的紫外線。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個的濾色鏡裝置，其特征在于在其材料中著色的濾色鏡(5)以及可任意繞它們的光軸旋轉(zhuǎn)的旋光材料(1，3)和偏振器(2，4)，被設置在濾色鏡支承環(huán)(6)中并被所述濾色鏡支承環(huán)(6)導引。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的濾色鏡，其特征在于它具有一個連接環(huán)(7)，能與濾色鏡支承環(huán)(6)連接并安裝在成象裝置(8)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8的濾色鏡裝置，其特征在于成象裝置(8)是天然成象裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10的濾色鏡裝置，其特征在于成象裝置(8)是人造成象裝置。
13.與太陽眼鏡一起用的根據(jù)權(quán)利要求1-8的濾色鏡裝置。
14.與成象裝置和/或圖象記錄裝置和/或圖象傳送裝置一起用的根據(jù)權(quán)利要求1-10的濾色鏡裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在偏振光影響下具有旋光性的濾色鏡裝置，所述濾色鏡裝置安裝在天然或人造的成象裝置(8)前面。所述濾色鏡裝置包括第一旋光材料(1)和第一偏振器(2)，二者具有對準同一方向的光軸和垂直于上述光軸的平面。濾色鏡裝置還包括在其材料中著色的濾色鏡(5)。所述第一旋光材料(1)可以任意繞其光軸旋轉(zhuǎn)，并且被置于成象裝置(8)的前面。所述濾色鏡裝置的核心特點是通過它的非偏振光在感覺上保持其顏色或顯示出單色效應，平面偏振光的顏色因此按預先規(guī)定的方式改變。
文檔編號G02B27/28GK1513127SQ02811183
公開日2004年7月14日 申請日期2002年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月5日
發(fā)明者費倫茨·基什, 費倫茨 基什 申請人:費倫茨·基什, 費倫茨 基什